串口通讯的概念及接口电路介绍

随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显的重要。这里所说的通信是只计算机与外界的信息交换。因此，通信既包括计算机与外部设备之间，也包括计算机和计算机之间的信息交换。由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输。对于那些与计算机相距不远的人-机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍。在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU之间的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微机应用系统常用的接口。

许多外设和计算机按串行方式进行通信，这里所说的串行方式，是指外设与接口电路之间的信息传送方式，实际上，CPU与接口之间仍按并行方式工作。

1 串行通信的概念

图1 串行通信

所谓串行通信是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线，可能还需要控制线)，数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。如图1-1所示。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。

由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有接收移位寄存器(串→并)和发送移位寄存器(并→串)。典型的串行接口的结构如1-2所示。

图2 典型的串行接口结构图

在数据输入过程中，数据1位1位地从外设进入接口的接收移位寄存器,当接收移位寄存器中已接收完1个字符的各位后，数据就从接收移位寄存器进入数据输入寄存器.CPU从数据输入寄存器中读取接收到的字符。(并行读取，即D7~D0同时被读至累加器中)。接收移位寄存器的移位速度由接收时钟确定。

在数据输出过程中，CPU把要输出的字符(并行地)送入数据输出寄存器,数据输出寄存器的内容传输到发送移位寄存器,然后由发送移位寄存器移位，把数据1位1位地送到外设。发送移位寄存器的移位速度由发送时钟确定。

接口中的控制寄存器用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式。

状态寄存器的各位称为状态位,每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误。例如，用状态寄存器的D5位为1表示数据输出寄存器空，用D0位表示数据输入寄存器满,用D2位表示奇偶检验错等。